LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4的制备、结构及电化学特征

• 作者: 仇光超 刘伟伟 夏丙波 孙洪丹 张茜 方国清 贺诗词 郑军伟 金子信悟
• 来源期刊: 高等学校化学学报
• 学科: 化学
• 关键词: 锂离子电池 正极材料 喷雾干燥法 LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4 电化学性能
• 年，卷（期）: 2013,（5）
• 所属期刊栏目: 无机化学
• 页码范围: 1059-1066
• 页数: 8页
• 分类号: O614.111|O646
• 字数: 4854字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7503/cjcu20120832

摘要

采用喷雾干燥法合成了LiNio.5-xAl2xMn1.5-xO4(0≤2x≤0.15)正极材料,研究Al掺杂对LiNio.5 Mn15O4材料结构与电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、傅里叶红外光谱(FTIR)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对其结构及电化学性能进行表征.结果表明,Al取代Ni和Mn使材料的晶体结构发生了转变,空间群由P4332转变为Fd3m,同时增大了锂离子的扩散速率,提高了材料的倍率性能.在室温下,LiNi0.45Al0.1Mn1.45O4表现了最好的倍率性能,当放电电流为0.5C时,放电容量为126 nA·h/g,当放电电流增加到5C时,放电容量为109 mA·h/g,保持率达到了87％.此外,Al取代Ni和Mn有效降低了材料在高温下的Mn溶解量,从而有效改善了材料在高温大倍率下的循环性能.LiNi0.45Al0.1Mn1.45O4材料在50℃,倍率为3C时,放电容量为121.7mA·h/g,循环50次后,仍可保留初始容量的94％.